태양 활동 주기

Solar cycle
이 기사는 태양의 흑점 주기에 관한 것이다. 달력의 28년 주기는 태양 주기(일정표)를 참조하십시오.
Line graph showing historical sunspot number count, Maunder and Dalton minima, and the Modern Maximum
Maunder Minimum을 포함한 400년 태양 흑점 역사
"Sunspot Cycle 24에 대한 예측은 2013년 하순에 약 69의 평활 썬스팟 수를 주었다. 2013년 8월 평활 썬스팟 수는 68.9에 달해 공식 최대치가 적어도 그 정도는 됐다. 평탄한 태양 흑점 수치는 2016년 5개월 동안 이 두 번째 정점을 향해 다시 상승했고 첫 번째 정점 수준(2012년 2월 66.9)을 넘어섰다. 많은 사이클이 두 배의 정점을 이루지만, 태양 흑점 수에서 두 번째 정점이 첫 번째 정점보다 더 컸던 것은 이번이 처음이다. 이것은 사이클24가 된지 5년이 넘었다. 예측되고 관측된 크기로 인해 이는 1906년 2월 사이클 14 이후 가장 작은 태양 흑점 사이클이 되었다."[1]

태양 주기 또는 태양 자기 활동 주기는 태양 표면에서 관측된 태양 흑점 수의 변화 측면에서 측정된 태양 활동에서 거의 주기적인 11년 변화다. 태양 흑점은 17세기 초부터 관찰되어 왔고 태양 흑점 시계열은 자연현상 중에서 가장 오랫동안 연속적으로 관찰(기록된) 시계열이다.

태양의 자기장은 각 태양 주기 동안 뒤집히고, 뒤집기는 태양 흑점 주기가 최대치에 가까울 때 발생한다. 태양 복사 수준과 태양 물질의 방출, 태양 흑점, 태양 플레어, 그리고 코로나 루프의 수와 크기는 모두 11년의 기간 동안 활동에서 조용함, 다시 활동으로 동기화된 변동을 나타낸다.

이 순환은 수세기 동안 태양의 외관 변화와 오로라와 같은 지상 현상에 의해 관찰되어 왔다. 태양 흑점 주기와 일시적인 주기적 과정 모두에 의해 추진되는 태양 활동은 지구의 대기와 수 세기 이상에 걸친 기후 변동뿐만 아니라 우주 날씨와 우주 및 지상 기반 기술을 만들어 태양계 행성의 환경을 지배한다.

태양 흑점 주기를 이해하고 예측하는 것은 우주 과학에 대한 주요한 영향과 우주 다른 곳의 자기유체역학 현상에 대한 이해와 함께 천체물리학에서 큰 도전 중 하나로 남아 있다.

태양에 자석의 진화.

정의

태양주기는 평균 11년 정도 지속된다. 태양 최대 및 최소 태양 흑점 수는 최대 및 최소 태양 흑점 수를 의미한다. 사이클은 최소 한 개에서 다음 개까지이다.

관측사

주요 기사: 태양 관측의 역사
새뮤얼 하인리히 슈와베(1789–1875) 독일의 천문학자, 태양 흑점의 확장된 관찰을 통해 태양 주기를 발견했다.
스위스 천문학자 루돌프 울프(1816–1893)는 17세기까지 태양 활동의 역사적 재건을 수행했다.

태양 흑점은 약 1609년부터 갈릴레오 갈릴레이, 크리스토프 스키너, 동시대 사람들에 의해 체계적으로 관찰되었다. 태양 주기는 1843년 사무엘 하인리히 슈와베에 의해 발견되었는데, 그는 17년간의 관측 끝에 평균 태양 흑점 수의 주기적인 변화를 발견했다.[2] 그러나 슈와베는 1775년 코펜하겐에 있는 천문대 런데타른에서 1761년 태양을 관찰한 결과, "일정한 세월의 경과가 지나면 점의 수와 크기에 따라 태양의 모습이 반복되는 것 같다"고 쓴 크리스천 호레보우(Christian Horrebow)[3]가 앞서 있었다. 루돌프 울프는 이것들과 다른 관찰들을 편집하고 연구하여, 그 주기를 1745년으로 다시 재구성하고, 결국 이러한 재구성을 갈릴레오와 동시대인들이 17세기 초 태양 흑점의 초기 관찰로 밀어붙였다.

울프의 번호 매기기 계획에 따라, 1755–1766 사이클은 전통적으로 "1"로 번호가 매겨진다. 울프는 표준 태양 흑점 지수인 울프 지수를 만들었는데, 이 지수는 오늘날에도 계속 사용되고 있다.

1645년에서 1715년 사이, 태양 흑점이 거의 없었던 시기는 구스타프 스포러가 처음으로 주목한 이 독특한 사건을 광범위하게 연구한 에드워드 월터 마우더 이후, 마우더 최소값으로 알려져 있다.[4]

19세기 후반에 리차드 카링턴과 스퍼러는 독립적으로 태양 흑점이 사이클의 다른 부분에서 다른 태양 위도에서 나타나는 현상을 주목했다.

이 사이클의 물리적 근거는 조지 엘러리 헤일과 협력자들에 의해 설명되었는데, 1908년 태양 흑점이 강하게 자화되었다는 것을 보여주었다(지구 너머의 자기장의 첫 발견). 1919년 그들은 태양 흑점 쌍의 자기 극성을 다음과 같이 보여주었다.

  • 사이클 전체에 걸쳐 일정하다.
  • 사이클 내내 적도를 가로지르는 반대편이다.
  • 한 사이클에서 다음 사이클로 스스로를 반전시킨다.

헤일의 관측에 따르면 완전한 자기 주기는 원래 상태(극성 포함)로 돌아가기 전에 두 번의 태양 주기에 걸쳐, 즉 22년에 걸쳐 있는 것으로 나타났다. 거의 모든 발현이 극성에 둔감하기 때문에, "11년 태양 주기"는 연구의 초점으로 남아 있지만, 22년 주기의 두 반쪽은 일반적으로 동일하지 않다: 보통 11년 주기는 울프의 태양 흑점 수(Gnevyshev-Ohl 규칙)[5]의 더 높은 합과 더 낮은 합을 번갈아 한다.

1961년 해롤드와 호레이스 밥콕의 부자 팀은 태양 주기가 태양 전체에서 펼쳐지는 주피엠포럴 자석 과정이라는 것을 확립했다. 그들은 태양 표면이 태양 흑점 밖에서 자화되며, 이 (취약) 자기장이 먼저 쌍극자를 주문하는 것이며, 이 쌍극자는 태양 흑점 사이클과 같은 기간 동안 극성 역전을 겪는다는 것을 관찰했다. 호레이스의 밥콕 모델은 태양의 진동 자기장이 22년의 준안정적인 주기성을 가지고 있다고 묘사했다.[2][6] 그것은 토로이드와 폴로이드 태양 자기장 성분들 사이의 진동적인 에너지 교환을 다루었다.

사이클 히스토리

11,400년에 걸친 태양활동의 재구성.

지난 11,400년 동안 태양 흑점 수치는 탄소-14에 기초한 종양반복리학을 사용하여 재구성되었다. 1940년대에 시작된 태양활동의 수준은 예외적이다 – 유사한 규모의 마지막 시기는 약 9,000년 전(따뜻한 보레알 기간 동안)에 발생했다.[7][8][9] 태양은 지난 11,400년 동안 비슷한 수준의 자기 활동 수준에 있었다. 거의 모든 이전의 고활동 기간은 현재 에피소드보다 짧았다.[8] 화석 기록은 태양 주기가 적어도 지난 7억년 동안 안정적이었다고 말한다. 예를 들어, 얼리 퍼미언 기간 동안의 주기 길이는 10.62년으로[10] 추정되며, 네오프로테로조에서도 이와 유사하다.[11][12]

방사성 탄소에 기록된 태양 활동 사건. 현재 기간은 오른쪽이다. 1900년 이후의 값은 표시되지 않음.
주요 사건 및 대략적인 날짜
이벤트 시작 끝
호메릭 최소값[13] 기원전 750년 기원전 550년
최소 귀리 CE 1040년 1080 CE
중세 최대값 1100 1250
늑대 최소치 1280 1350
스피러 최소 1450 1550
마우더 최소값 1645 1715
달튼 최소 1790 1820
모던 맥시멈춤 1914 2008
모던 미니멀 2008 -

2009년까지는 28주기가 1699년에서 2008년 사이에 309년에 걸쳐 평균 11.04년의 길이를 제공했다고 생각했지만, 그 후 연구에 따르면 이 중 가장 긴(1784–1799)은 실제로 2주기가 되었을 수 있다.[14][15] 만약 그렇다면 평균 길이는 10.7년 정도밖에 되지 않을 것이다. 관찰은 9년, 14년이라는 짧은 주기로 시작되었기 때문에 1784~1799년의 주기가 두 배라면 두 요소 주기 중 하나는 길이가 8년 미만이어야 했다. 상당한 진폭 변화도 발생한다.

태양 활동에 대한 역사적 "그랜드 미니마"의 목록이 존재한다.[7][16]

최근 주기

사이클 25

주요 기사: 태양순환25길

솔라 사이클 25는 2019년 12월에 시작되었다.[17] 태양 흑점 사이클 25는[18] 매우 약한 크기에서 강한 크기에 이르는 다양한 방법에 기초하여 여러 가지 예측이 이루어졌다. Aphysics-based 예측 Bhowmik과 Nandy(2018년)에 의해 데이터 기반의 태양 발전기와 태양 표면 속 전달 모델에 의존하고 현재 최소의 정확하게에서 태양열 극성장의 힘 예측하고 있지만 약한 보잘 것 없는 태양 사이클 25혹은 약간 힘 주기 24에 관련 더 강한 유사한으로 전망하고 있는 것 같다.[19] 특히, 그들은 태양이 향후 10년 동안 최소 수준의 (비활성) 상태로 떨어질 가능성을 배제한다. 2019년 초 태양주기 25 예측 패널의 사전 합의가 이루어졌다.[20] NOAA의 우주기상예측센터(SWPC)와 NASA가 주관한 이 패널은 발표된 태양주기 25 예측을 바탕으로 태양주기 25가 태양주기 24와 매우 유사할 것이라고 결론지었다. 그들은 사이클 24 이전의 최소값과 마찬가지로 사이클 25 이전의 최소 태양 사이클이 길고 깊을 것으로 예상한다. 개정된 태양 흑점 수로 볼 때 2023~2026년 사이 태양 흑점 범위가 95~130일 정도로 최대 태양 흑점이 발생할 것으로 예상하고 있다.

사이클 24

주요 기사: 태양순환24길

태양 주기는 2008년 1월 4일에 시작되었고,[21] 2010년 초까지 최소한의 활동으로 시작되었다.[22][23] 그 사이클은 "쌍꺼풀" 태양열 최대치를 특징으로 했다. 2011년 첫 정점은 99, 2014년 초 101로 두 번째 정점을 찍었다.[24] 사이클24는 11.0년 만인 2019년 12월 종료됐다.[17]

사이클 23

주요 기사: 태양순환23길

이 주기는 1996년 5월부터 2008년 1월까지 11.6년간 지속되었다. 태양주기에 관측된 최대 평활 태양 흑점 수(월평균 12개월 동안의 태양 흑점 수)는 120.8(2000년 3월)이며, 최소 1.7일이었다.[25] 이 주기 동안 총 805일 동안 태양 흑점이 없었다.[26][27][28]

현상

주요 기사: 태양 현상

태양 주기는 자기 활동을 반영하기 때문에 태양 흑점과 코로나 질량 유출 등 다양한 자력으로 움직이는 태양 현상이 태양 주기에 따른다.

태양 흑점

우스터 존의 연대기에 있는 태양 흑점의 그림, ca. 1100.
주요 기사: 태양 흑점

태양의 겉보기 표면인 광권은 태양 흑점이 더 많을 때 더 활발하게 방사한다. 태양 광도의 위성 모니터링은 약 0.[29]1%의 피크 대 피크 진폭으로 슈와베 사이클과 진폭 사이의 직접적인 관계를 밝혀냈다. 대형 흑점군이 지구 시야를 가로질러 회전할 때 10일 일정에서 광도는 0.3%까지 감소하고, 큰 흑점군과의 면적으로 인해 최대 6개월 동안 0.05%까지 증가한다.[30]

오늘날 최고의 정보는 태양 "표면" 자기장을 볼 수 있는 MDI 마그네토그램과 같은 SOHO(유럽우주국과 NASA의 협력 프로젝트)에서 나온다.

각 사이클이 시작되면, 태양 흑점은 중위도에서 나타난 다음, 태양 최소치에 도달할 때까지 적도에 점점 더 가까이 이동한다. 이 패턴은 이른바 나비 도표의 형태로 가장 잘 시각화된다. 태양의 이미지는 위도별 스트립으로 나뉘며, 월평균 태양 흑점의 부분 표면이 계산된다. 이것은 색상으로 구분된 막대로 수직으로 표시되며, 이 시계열도를 제작하기 위해 매월 반복된다.

이 태양 흑점 나비 도표는 NASA 마셜 우주 비행 센터의 태양 그룹에 의해 만들어졌다. 최신 버전은 solarcyclescience.com에서 찾을 수 있다.

자기장 변화는 태양 흑점에 집중되지만, 전체 태양은 비록 크기는 작지만 유사한 변화를 겪는다.

연속적인 태양 회전에 걸쳐 평균을 낸 태양 자기장의 방사형 성분의 시간 대 태양 위도 다이어그램. 태양 흑점의 "버터플라이" 표식은 낮은 위도에서 선명하게 보인다. NASA 마셜 우주 비행 센터의 태양 그룹에 의해 만들어진 도표. 최신 버전은 solarcyclescience.com에서 찾을 수 있다.

코로나 질량 방출

주요 기사: 코로나 질량 방출

태양 자기장은 코로나를 구조하여 일식이 일어날 때 볼 수 있는 특징적인 모양을 제공한다. 복잡한 관상 자기장 구조는 태양 표면의 유체 운동과 태양 내부의 다이너모 작용에 의해 생성되는 자속의 출현에 대응하여 진화한다. 아직 자세히 이해되지 않은 이유로 인해, 때때로 이러한 구조물은 안정성을 잃으며, 자외선과 X선 방사선의 자기 에너지 방출뿐만 아니라 에너지 입자의 갑작스런 국부적 방출로 인해 행성간 공간에 대한 관상질량 방출 또는 플레어로 이어진다. 이러한 폭발적 현상은 지구의 상층 대기와 우주 환경에 상당한 영향을 미칠 수 있으며, 현재 우주 기상이라고 불리는 것의 주요 원동력이다.

관상질량 방출과 플레어의 발생 빈도는 사이클에 의해 강력하게 조절된다. 특정 크기의 플레어는 태양계 최대에서 최소 50배 이상 자주 발생한다. 대형 관상동맥류 방출은 하루 평균 몇 차례 태양에서 발생하며, 최소 태양에서 며칠에 한 번으로 감소한다. 이러한 사건의 규모 자체는 태양 주기의 단계에 민감하게 의존하지 않는다. 그 대표적인 예가 2006년 12월에 발생한 세 개의 대형 X-클래스 플레어인데, 이는 태양 최소치에 매우 가까운 것이다; 12월 5일에 발생한 X9.0 플레어는 역사상 가장 밝은 것 중 하나이다.[31]

패턴

세 번의 태양 주기의 개요는 태양 흑점 주기, 은하 우주 광선, 그리고 근거리 환경의 상태 사이의 관계를 보여준다.[32]

월드메이어 효과는 최대 진폭이 큰 사이클이 진폭이 작은 사이클보다 최대 진도에 도달하는 데 시간이 덜 걸리는 경향이 있다는 관측치를 명명한다.[33] 최대 진폭은 이전 사이클의 길이와 부정적으로 상관되어 예측을 보조한다.[34]

태양 맥시마와 미니마는 또한 태양 주기보다 더 큰 시간 척도에서의 변동을 나타낸다. 증가 추세와 감소 추세는 1세기 이상 지속될 수 있다.

슈와베 사이클은 볼프강 글리제버그의 이름을 딴 87년(70–100년) 글리스버그 사이클의 진폭 변조라고 생각된다.[5][35][36] 글리스버그 사이클은 다음 태양 주기의 최대 평활 태양 흑점 수가 2010년 약 145±30(대신 2010년은 사이클의 태양 최소값 직후)이며, 다음 주기는 2023년 최대 약 70±30(70±30)임을 암시했다.[37]

그것은 코로나에 자기장에 연관된 100주년 다양한 변화와 heliosphere carbon-14을 사용하여 beryllium-10 우주선의 작용으로 생긴 동위 원소 빙판과 나무 rings[38] 같은 지상파 저수지에 지자기 폭풍 활동의 사용할 수 있는 cos.의 끝 사이에 시차 브리지 역사적인 관찰을 사용하여 저장된 물질이 검출됐다mogenic 동위원소 데이터와 최신 위성 데이터의 시작.[39]

이러한 변화 성공적으로 자속 연속성 방정식의 고용 모델을 사용하여 자기장의 태양 대기에서 윗부분이 heliosphere,[40]을 보여 주는 것으로에서 출현을 계량화하기 위한 태양 흑점 번호를 잘못 관찰하 태양 흑점 관측 지자기 활동과 우주선의 작용으로 생긴 동위 원소 수렴는 이름있어 제공하는 재현돼 있nder일사량 변동의 상위

2,300년 홀스타트 태양 변화 주기.

귀무 가설의 주기

태양 흑점 주기가 약 11(22)년인 태양 활동 주기보다 긴 기간인 태양 활동 주기에는 다음을 포함하는 것이 제안되었다.[5]

210년 Suess 사이클[36](일명 수) 400년 태양의 흑점 기록에는 '수스 사이클의 증거가 거의 없다'가 나타나지만, 각각 한스 에두아르 수스(Suess)와 헤셀 드 브리스(Hesel de Vries)의 이름을 딴 '드 브리스 사이클'은 방사성 탄소 연구에서 기록된다.[5]

할슈타트 사이클(빙하가 발달한 유럽에서 시원하고 습한 기간에서 이름을 따왔다)은 약 2,400년 동안 연장될 가설을 세운다.[41][42][43][44]

아직 이름을 밝히지 않은 주기는 6,000년 이상 지속될 수 있다.[45]

105년, 131년, 232년, 385년, 504년, 805년 및 2,241년의 탄소-14 주기에서 다른 선원에서 도출된 주기와 일치하는 주기가 관찰되었다.[46] Damon과 Sonett은[47] 208년과 88년의 탄소 14에 기반한 중, 단기적 변화뿐만 아니라 208년의 기간을 변조하는 2300년의 방사성탄소 기간을 제안했다.[48]

2억 4천만년 전 어퍼펄리언 시절 카스티야 형성에 생성된 광물층은 2500년의 주기를 보여준다.[49]

태양 자기장

태양의 자기장은 그것의 대기와 외층을 코로나를 통해 태양풍으로 형성한다. 그것의 주피오템의 변화는 다양한 측정 가능한 태양현상으로 이어진다. 다른 태양 현상은 전자의 에너지원과 동력학적 엔진 역할을 하는 사이클과 밀접한 관련이 있다.

영향들

태양열

활동 주기 21, 22 및 23은 선스팟 번호 지수, TSI, 10.7cm 무선 플럭스 및 플레어 지수에서 볼 수 있다. TSI와 동일한 수직축에 과대 플롯이 가능하도록 각 수량의 수직 척도를 조정하였다. 모든 수량의 시간적 변동은 위상에서 굳게 잠겨있지만 진폭의 상관관계 정도는 어느 정도 가변적이다.

표면 자력

태양 흑점은 결국 붕괴하여 광권에 자속을 방출한다. 이 유속은 난류 대류 및 태양열 대류 흐름에 의해 분산되고 뒤틀린다. 이러한 수송 메커니즘은 높은 태양 위도에서 자기화된 붕괴 생성물이 축적되어 결국 극장의 극성을 역전시킨다(위의 Hathaway/NASA/MSFC 그래프에서 파란색과 노란색 장이 어떻게 반전되는지 알 수 있다.

태양 자기장의 2극성 성분은 태양 최대치를 전후하여 극성을 반전시키고 태양 최소로 최대 강도에 도달한다.

공간

우주선

CME(코론 질량 방출)는 때로는 태양 우주 광선으로 알려진 고에너지 양성자의 방사선 유량을 생성한다. 이것들은 위성의 전자장치와 태양 전지에 방사능 손상을 일으킬 수 있다. 태양 양성자 이벤트는 또한 전자제품에서 단일 사건 이상(SEU) 이벤트를 유발할 수 있다. 동시에, 태양 최대치 동안 은하 우주 방사선의 감소된 흐름은 입자 흐름의 고에너지 성분을 감소시킨다.

CME 방사선은 지구 자기장에 의해 생성되는 차폐물 밖에 있는 우주 비행사들에게 위험하다. 따라서 미래의 미션 설계(예: 화성 미션의 경우)는 그러한 이벤트 동안 우주비행사들이 후퇴할 수 있도록 방사선 차폐된 "폭풍 대피소"를 통합한다.

글리제버그는 연속 사이클에 의존하는 CME 예측 방법을 개발했다.[50]

태양 최대치 중 방사조도가 증가하면 지구 대기의 외피가 팽창하여 저궤도 우주 파편이 더 빨리 재진입하게 된다.

은하 우주 광속

태양 이젝타의 외부 확장은 행성간 공간으로 태양계 내부로 들어오는 고에너지 우주선을 산란시키는데 효율적인 플라즈마의 과다함을 제공한다. 태양 폭발 사건의 빈도는 사이클에 의해 조절되며, 그에 따라 외부 태양계에서 우주선이 산란하는 정도를 변화시킨다. 그 결과, 내부 태양계의 우주 광속은 전체 태양 활동 수준과 항균 관계에 있다.[51] 이 반상관계는 지구 표면의 우주 광속 측정에서 분명히 감지된다.

지구 대기로 들어오는 일부 고에너지 우주선은 분자 대기 성분과 충분히 충돌하여 때때로 핵 분출 반응을 일으킨다. 핵분열 생성물은 지구 표면에 정착하는 C와 Be와 같은 방사성핵종을 포함한다. 그들의 농도는 나무 줄기나 얼음 중심부에서 측정될 수 있어 먼 과거로의 태양 활동 수준의 재구성이 가능하다.[52] 이러한 재건술은 20세기 중반 이후 태양활동의 전반적인 수준이 지난 1만년 중 가장 높은 수준이며, 억압된 활동의 시대는 그 기간 동안 반복적으로 발생했음을 나타낸다.

대기권

일사조도

주요 기사: 일사조도

총 일조 강도(TSI)는 지구 상층 대기권에서 발생하는 태양 복사 에너지의 양이다. TSI의 변화는 1978년 말 위성 관측이 시작되기 전까지는 감지할 수 없었다. 1970년대부터 2000년대까지 인공위성에 방사광도계가 잇따라 발사됐다.[53] TSI 측정은 10개의 위성에 걸쳐 1360 - 1370 W/m까지2 다양했다. 위성 중 하나인 ACRIMSAT는 ACRIM 그룹에 의해 발사되었다. 논란이 되고 있는 1989-1991년 비과잉 ACRIM 위성들 사이의 "ACRIM 간격"은 ACRIM 그룹에 의해 +0.037%/decade 상승을 보여주는 복합체로 보간되었다. ACRIM 데이터를 기반으로 한 또 다른 시리즈는 PMOD 그룹에서 생산되며 -0.008%/decade 하향 추세를 보이고 있다.[54] 이 0.045%/decade 차이는 기후 모델에 영향을 미친다.

일조 강도는 총 방사조도와 상대 성분(UV 대 가시성 및 기타 주파수)에서 주기마다 체계적으로 변화한다.[55] 태양 광도는 중간 사이클의 태양 최대치가 단자 태양 최소치보다 0.07% 더 밝을 것으로 추정된다. 1996~2013년 TSI 변동의 1차 원인(96%)이 광권 자기인 것으로 보인다.[56] 자외선과 가시광선의 비율은 다양하다.[57]

TSI는 평균값 약 1361.5W/m2[59]("태양 상수")을 중심으로 약 0.1%의 진폭을 갖는 태양 자기 활동 주기에[58] 따라 위상에 따라 변화한다. 최대 -0.3%의 평균에 대한 편차는 큰 태양 흑점 그룹에 의해 발생하고 +0.05%의 대형 전면과 7-10일 일정의[60] 밝은 네트워크에 의해 발생한다(TSI 변동 그래픽 참조).[61] 위성 시대의 TSI 변형은 작지만 감지 가능한 추세를 보여준다.[62][63]

태양 흑점이 평균 광권보다 더 어둡고(냉각해) 태양 흑점이더라도 TSI는 태양 최대에서 더 높다. 이는 태양 광맥시 태양 흑점 이외의 자화된 구조물, 즉 "밝은" 네트워크의 활성 요소들이 평균 광권보다 더 밝은 (열차)에 의해 발생한다. 이들은 냉각기와 관련된 일조 강도 결손에 대해 집단적으로 과대 보상하지만 태양 흑점은 적다. 태양 회전과 태양 흑점 주기 시간 계산에 대한 TSI 변화의 주된 동인은 이러한 복사 활성 태양 자기 구조의 다양한 광권 커버리지에 있다.[citation needed]

생산과 오존의 손실에 관련된 자외선의 에너지 변화는 대기 영향을 미친다. 30 hPa 대기압 수준은 20–23 일조 주기 동안 태양 활동과 함께 위상에서 높이를 변화시켰다. 자외선 방사조도 증가는 오존 생성량을 증가시켜 성층권 난방과 성층권 및 대류권 풍력 시스템의 극상 변위를 초래했다.[64]

단파장 방사선

태양 주기: 1991년 8월 30일 이후부터 2001년 9월 6일까지 태양 흑점 주기 동안의 태양 활동 변화를 보여주는 10년 분량의 요코 SXT 이미지 몽타주. 크레딧: ISAS(일본)와 NASA(미국)의 요코 미션.

5870K의 온도로 광권은 극자외선(EUV) 이상에서 방사선의 비율을 방출한다. 그러나 태양 대기(크롬권과 코로나)의 뜨거운 상층부는 더 많은 단파장 방사선을 방출한다. 상층 대기는 균질하지 않고 상당한 자기 구조를 포함하고 있기 때문에 태양 자외선(UV), EUV, X선 플럭스는 사이클에 따라 현저하게 변화한다.

왼쪽의 사진 몽타주에는 일본 위성 요코(Yohkoh)가 1991년 8월 30일 이후 사이클 22의 정점에서 2001년 9월 6일까지 사이클 23의 정점에서 관측한 소프트 X선에 대한 이러한 변동을 보여준다. 예를 들어 SOHO 또는 TRACE 위성에 의해 관측된 것처럼 태양 자외선과 EUV 방사선의 플럭스에서도 유사한 사이클 관련 변화가 관찰된다.

총 태양 복사량의 극히 일부분만을 차지하지만, 태양 자외선과 EUV, X선 방사선이 지구 상층 대기에 미치는 영향은 심오하다. 태양 UV 플럭스는 성층권 화학의 주요 원동력이며, 전리방사선의 증가는 전리권-인플레이션 온도와 전기전도도에 큰 영향을 미친다.

태양 전파 플럭스

센티미터(방사선) 파장에서 태양으로부터 방출되는 것은 주로 활성 영역을 가로지르는 자기장에 갇힌 관상동맥 혈장 때문이다.[65] F10.7 지수는 관측된 태양 전파 방출의 정점에 가까운 10.7 cm 파장에서 단위 주파수당 태양 전파 유량을 측정한 것이다. F10.7은 흔히 SFU 또는 태양열 유량 단위(1SFU = 10−22 Wm−2 Hz−1)로 표현된다. 이것은 확산, 비방사성 코로나 플라즈마 난방의 척도를 나타낸다. 전반적인 태양 활동 수준을 보여주는 탁월한 지표로 태양 자외선의 방출과 잘 상관관계가 있다.

태양 흑점 활동은 중파 및 저 VHF 주파수에도 영향을 미치지만 특히 단파 대역에 큰 영향을 미친다. 높은 수준의 태양 흑점 활동은 더 높은 주파수 대역에서 신호 전파 개선으로 이어진다. 단, 태양 소음과 전리권 교란도 증가한다. 이러한 영향은 증가된 일사량이 전리층에 미치는 영향에 의해 발생한다.

10.7cm의 태양 유량은 지점간 지상 통신을 방해할 수 있다.[66]

구름

주기에 걸친 우주선 변화의 영향에 대한 추측에는 다음이 포함될 수 있다.

  • 이온화의 변화는 구름 형성을 위한 응축핵 역할을 하는 에어로졸 풍부함에 영향을 미친다.[67] 태양 광선이 지구에 도달하는 동안 더 많은 우주 광선이 잠재적으로 구름 응축 핵의 전구체로서 초소형 에어로졸 입자를 생성한다.[68] 더 많은 양의 응축핵에서 형성된 구름은 더 밝고 오래 살 수 있으며 강수량이 적을 가능성이 있다.
  • 우주 광선의 변화는 특정 유형의 구름의 증가를 유발하여 지구의 알베도에 영향을 줄 수 있다.[citation needed]
  • 그것은, 고위도 지방에, 우주선 변화 지구 저고도 구름 덮개(상관 관계의 높은 고도 구름이 있는 부족과는 달리), 부분적으로solar-driven 행성 간 자기장에 의해 영향을 받(뿐만 아니라 은하 팔을 통해 더 길게 넘는 통로로)[69][70][71][72]지만 이 hy에 영향을 미칠 수 있제안되었다.pothesis지 않았습니다 확정의[73]

이후 논문들은 우주선을 통한 구름의 생성을 핵입자로 설명할 수 없다는 것을 보여주었다. 가속기 결과는 구름 형성을 야기하기에 충분하고 충분히 큰 입자를 생성하지 못했다.[74][75] 이는 주요 태양 폭풍 후의 관측을 포함한다.[76] 체르노빌 이후의 관측은 어떠한 유도 구름도 보이지 않는다.[77]

지상파

유기체

태양 주기가 살아있는 유기체에 미치는 영향은 조사되었다(시간 생물학 참조). 일부 연구자들은 인간의 건강과 연관성을 발견했다고 주장한다.[78]

지구 표면에 도달하는 300nm의 자외선의 양은 보호 오존층의 변화로 인해 태양 주기에 걸쳐 몇 퍼센트씩 변화한다. 성층권에서는 자외선에 의해 O분자가2 분열되어 오존이 지속적으로 재생된다. 태양빛 최소치 동안 태양으로부터 수신되는 자외선의 감소는 오존 농도의 감소로 이어져 UVB가 증가하여 지구 표면에 도달할 수 있다.[79][80]

무선 통신

주요 기사: 스카이웨이브

전파 통신의 스카이웨이브 모드는 전리권을 통해 전파(전자기 복사)를 구부려(제거)하는 방식으로 작동한다. 태양 주기의 "피크" 동안, 전리층은 태양 광자와 우주 광선에 의해 점점 더 이온화 된다. 이것은 통신을 촉진하거나 방해할 수 있는 복잡한 방법으로 전파의 전파에 영향을 미친다. 스카이웨이브 모드의 예측은 상업적 해양 및 항공기 통신, 아마추어 무선 통신 사업자, 단파 방송사에 상당한 관심을 갖고 있다. 이러한 사용자는 고주파 또는 'HF' 무선 스펙트럼 내에서 이러한 태양 및 전리권 분산의 영향을 가장 많이 받는 주파수를 점유한다. 태양열 출력의 변화는 통신에 사용할 수 있는 최대 주파수에 대한 한계인 최대 가용 주파수에 영향을 미친다.

기후

태양 활동의 장기적, 단기적 변화 모두 잠재적으로 지구 기후에 영향을 미칠 수 있도록 제안되지만, 태양 변동과 기후 사이의 어떤 연관성을 보여주는 것은 어려운 것으로 입증되었다.[81]

초기 연구는 날씨와 제한된 성공 간의 상관관계를 시도했고,[82] 그 뒤를 이어 태양 활동과 지구 온도를 연관시키려는 시도가 이어졌다. 그 주기는 또한 지역 기후에도 영향을 미친다. SORCE의 스펙트럼 방사조도 감시기에서 측정한 결과, 예를 들어 태양 자외선의 변동성은 미국과 북유럽의 추운 겨울과 캐나다와 남부 유럽의 태양 미니마 기간 동안 따뜻한 겨울을 생성한다는 것을 알 수 있다.[83]

제안된 세 가지 메커니즘은 태양 변동의 기후 영향을 중재한다.

  • 총 일조 강도("방사성 강제력")
  • 자외선 방사조도. UV 성분은 총량보다 더 다양하기 때문에 UV가 불균형적인 영향을 미치는 (아직 알려지지 않은) 어떤 이유 때문이라면, 이것은 기후에 영향을 미칠 수 있다.
  • 태양풍 매개 은하 우주선 변화, 구름 커버에 영향을 미칠 수 있음.

0.1%의 태양 흑점 주기 변동은 작지만 감지 가능한 지구의 기후에 영향을 미친다.[84][85][86] 캠프와 텅은 태양 광도가 태양 최대와 최소 사이의 측정된 평균 지구 온도에서 0.18 K ±0.08 K (0.32 °F ±0.14 °F)의 변동과 상관관계가 있음을 시사한다.[87]

다른 효과로는 밀 가격과의 관계를 알아낸 [88]한 연구와 파라나 강의 물의 흐름과 약한 상관관계를 발견한 다른 연구도 있다.[89] 11년 주기는 수억 년 전에 호수[11] 바닥의 나무[10] 고리 두께와 층에서 발견되었다.

가장 구체적으로 IPCC에 대한 현재의 과학적 합의는 최근의 태양 변동의 측정된 크기가 온실가스로 인한 강제력보다 훨씬 작기 때문에 태양 변동의 영향이 지구 기후 변화를 이끄는 데 미미한 역할만 한다는 것이다.[81][90] 또한, 2010년대의 평균 태양활동은 1950년대보다 높지 않은 반면(위 참조), 평균 지구온도는 그 기간 동안 현저하게 상승했다. 그렇지 않으면, 날씨에 대한 일조 영향에 대한 이해도가 낮다.[91]

태양 주기는 또한 상층 열권 수준의 밀도에 영향을 줌으로써 LEO(Low Earth Granting)[92] 물체)의 궤도 붕괴에도 영향을 미친다.

태양열 발전기

주요 기사: 태양열 발전기

11년 태양의 흑점 주기는 22년 바브콕의 1/2로 생각된다.레이튼 태양열 발전 사이클은 모든 단계에서 발전 시스템에 에너지를 제공하는 태양 플라즈마 흐름에 의해 매개되는 태양장과 폴로이드 태양장 사이의 에너지 진동 교환에 해당한다. 태양 주기 최대에서 외부 폴로이드 2극 자기장은 다이너모 사이클 최소 강도에 근접하지만, 타코라인 내에서 차등 회전을 통해 발생하는 내부 톨로이드 4극장은 최대 강도에 근접한다. 다이너모션 사이클의 이 지점에서 대류 영역 내의 부력이 광권을 통해 토로이드 자기장의 출현을 강요하여, 반대편 자기 극성과 대략 동서로 정렬된 태양 흑점 쌍을 발생시킨다. 태양 흑점 쌍의 자기 극성은 태양 주기마다 번갈아 나타나는데, 이것은 Hale cycle로 알려진 현상이다.[93][94]

태양 주기의 쇠퇴 단계 동안 에너지는 내부 토로이드 자기장에서 외부 폴로이드 자기장으로 이동하며, 태양 흑점은 수가 감소한다. 최소 태양에서, 토로이드 장은 그에 상응하여, 최소 강도에서는 태양 흑점이 상대적으로 드물고 폴로이드 장은 최대 강도에 있다. 다음 사이클 동안 차등 회전은 자력에너지를 폴로이드에서 다시 토로이드 장으로 변환하며, 이전 사이클과 반대되는 극성을 갖는다. 이 과정은 지속적으로 진행되며, 이상화되고 단순화된 시나리오에서 각 11년 태양 흑점 주기는 태양의 대규모 자기장의 극성 변화에 해당한다.[95][96]

태양열 다이너모형은 차동 회전, 경혈 순환, 난류 펌핑과 같은 태양 내부의 플라즈마 플럭스 수송 과정이 태양 자기장의 토로이드 및 폴로이드 구성 요소의 재활용에 중요한 역할을 한다는 것을 나타낸다(Hazra 및 Nandy 2016). 이러한 플럭스 운송 과정의 상대적 강도는 또한 태양 주기의 물리 기반 예측에 중요한 역할을 하는 태양 주기의 "기억"을 결정한다. 특히 예이츠, 낸디, 맥케이(2008)와 카락, 낸디(2012)는 확률적으로 강제된 비선형 태양열 발전기 시뮬레이션을 활용하여 태양 주기 메모리가 짧고 한 사이클에 걸쳐 지속됨을 확인함으로써 정확한 예측이 다음 태양 흑점 사이클에서만 가능함을 시사했다. 태양열 발전기 메커니즘에서 짧은 1 사이클 메모리의 이 가정은 나중에 무뇨즈-자라밀로 외(2013)에 의해 관측적으로 검증되었다.

타코선은 오랫동안 태양의 대규모 자기장을 생성시키는 열쇠로 생각되어 왔지만, 최근의 연구는 이러한 가정에 의문을 제기해왔다. 갈색 왜성에 대한 무선 관측은 그들이 또한 대규모 자기장을 유지하고 있고 자기 활동의 주기를 표시할 수 있다는 것을 보여주었다. 태양은 대류성 봉투로 둘러싸인 복사핵을 가지고 있으며, 이 두 개의 경계에는 타코선이 있다. 그러나 갈색 왜성은 복사 코어와 타코선이 부족하다. 그들의 구조는 중심에서 표면까지 존재하는 태양과 같은 대류 봉투로 이루어져 있다. 타코라인은 부족하지만 태양과 같은 자기 활동을 여전히 나타내기 때문에 태양 자기 활동은 대류성 봉투에서만 발생한다는 제안이 나왔다.[97]

행성의 추측된 영향

수년에 걸쳐 많은 추측성 논문들이 발표되면서 행성이 태양 주기에 영향을 미칠 수 있다는 이론은 오래 전부터 있어 왔다. 1974년에 이 아이디어를 바탕으로 목성 효과라고 불리는 베스트셀러가 있었다. 예를 들어, 태양 깊은 곳의 비구형 타코라인 층에서 행성에 의해 발휘되는 토크가 태양 발전기를 동기화할 수 있다고 제안되었다[98]. 그러나[99] 이들의 결과는 앨리어싱으로 이어지는 스무딩 방법을 잘못 적용한 것으로 나타났다. 하지만, 태양에 대한 행성 힘이 미치는 영향을 제안하는 작품들은, 비록 그것을 위한 정량적 물리적 메커니즘은 없지만,[100] 이따금씩 계속해서 나타나고 있다. 그러나 태양 변동성은 본질적으로 하나의 태양 주기를 넘어서는 확률적이고 예측할 수 없는 것으로 알려져 있는데, 이는 태양 발전기에 대한 결정론적 행성 영향의 개념과 모순된다. 더욱이 현대의 다이너모형은 행성의 영향 없이 태양주기를 정밀하게 재현한다.[102] 따라서 태양열 발전기에 대한 행성적 영향은 미미한 것으로 간주되며 오캄의 면도기 원리와 모순된다.

참고 항목

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